JPS61110603A - コ−ド端を補強し耐久性の改善された空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ベルトの端部および／またはカー力スプライ
の端部にエンドゴムとしてミクロな短繊維を含有し、一
方向に強く配向させたゴムを使用することによってベル
ト端部および／またはブライカーカス端部から発生、成
長する亀裂の伝搬を防ぎ耐久性を著しく改良した空気入
りタイヤに関するものである。

（従来の技術） ベルト端部、カーカス折返し端部の先端は、当然のこと
ながら、カット面、つまり、コードそのものが一番表面
に出ている。この面には接着処理がされていないので、
加硫タイヤになった後もゴムとの接着は取れていない。

従って厳しい使用条件下で使っていると、この部分が核
となって亀裂が発生し、成長を始め、最終的にはセパレ
ーションを起こすことになる。

これを防ぐ為、多くの研究が成されている。例、ｔば、
端部にエンドゴムを設け、このエンドゴムを硬くしてエ
ンドゴムとコードの歪を小さくし、代わりにエンドゴム
と回りのゴム例えば、クッションゴムとの間に歪を集中
させる方法であるとか、あるいは、ベルトならばベルト
剛性を上げて端部があまり歪まないようにしたり、プラ
イカーカスの場合であるならば、ビー］゛部の剛性を上
げてプライ端の歪そのものを小さくするような方法が検
討された。しかしながら、これらの方法では、操縦安定
性、乗り心地性能を犠牲にしたり、低燃費性、省資源の
観点に逆行するような結果になってしまった。

本発明者らは、その中で端部にエンドゴムを設ける方法
に関して鋭意研究を重ねた結果、これらコーティ］゛コ
ードの端部に平均径が１μｍ以下のミクロな短繊維を出
来るだけ配向させ、それぞれ使用条件に合った方向にこ
の配向を決めてやることによって著しく耐久性を改良し
たタイヤを得ることが出来ることを見出し本発明に至っ
た。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、ベルトの端部および／またはカーカス
プライ折返し端部にエンドゴムとしてミクロな短繊維補
強を含有し、一方向に強く配向さ４たゴム組成物を使う
ことによって耐久性を著しく改良したタイヤを提供する
ことである。

（問題点を解決するための手段） （１）多数のコードが平行に配列されたゴム引きコード
層から成るカーカスプライと、ごのカーカスプライの両
端部をビード部で折り返し、係止されタイヤクラウン部
に多数のコー１′が平行に配列されたゴム引きコード層
から成るベルト層が配置される空気入りタイヤに於いて
、ベルト層の端部および／またはカーカスプライ折り返
し端部に、平均径１μｍ以下、平均長さ（Ｌ）と平均径
（ロ）の比（Ｌｌｏ）が８以上である短繊維を３重量部
以上含有するゴム組成物から成る、エンドゴムを配置し
たことを特徴とするコード端を補強し耐久性の改善され
た空気入りタイヤ。

（２）　　コードの配列方向と短繊維補強ゴム中の短繊
維の配向方向との角度が０度〜３０度であることを特徴
とする特許請求の範囲第一項記載の空気入りタイヤ。

（３）　　コードの配列方向と短繊維補強ゴム中の短繊
維の配向方向との角度が４０度〜９０度であることを特
徴とする特許請求の範囲第一項記載の空気入りタイヤ。

（４）　　加硫後の短繊維補強ゴムに於いて短ｍｍの配
列方向に引張った５０％歪時の弾性率（ｈｌ）と、短繊
維の配列方向と直角の方向に引張った５０％歪時の弾性
率（１１１２）の比（Ｍｌ／）１２）が２．５以上であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の空気入
りタイヤ。

マーから成っており、ゴムの部分とフェノールホルムア
ルデヒド系樹脂の縮合物を介してグラフトしていること
を特徴とする特許請求の範囲第一項記載の空気入りタイ
ヤ。

ここでエンドゴムとは、コード端部を包み込むゴムのこ
とであり、包み込む形態はキャップ状に覆せる、２層を
コードをはさんで併置し包む、もしくはこれに同等の形
態でコード端部を包むものであればよい。

（作　用） 本発明で、短繊維の平均径を１μ−以下に限定したのは
、次のような理由による。

本来、短繊維に歪（応力）がかかった場合、短繊維の両
末端に大きな剪断応力がかかりその剪断応力によって、
短繊維の両末端から亀裂が発生、成長して短繊維補強ゴ
ム組成物特有の大きなりリープを生じる傾向が強かった
。その剪断応力は、短繊維の形状に大きく依存している
ことが分かっており、当然のことながら短繊維が小さけ
れば小さい程、短繊維の両末端にかかる歪も小さくなる
ので剪断応力も小さくなる。短繊維１個当りの補強効果
も小さくなるが、 個数が多くなるので全体として見れば、短繊維が入るこ
とによって耐疲労性、特に繰り返し歪を受けた後のクリ
ープが大きくなるのを防ぎ、短繊維補強の目的である高
弾性率、優れた耐カット性、及び本発明の目的である亀
裂の進行方向のコントロール、および亀裂成長速度を押
える効果を発現させることが出来るのである。

上記短繊維のメリットを出させる為には、アスペクト比
（Ｌ／Ｄ）が８以上であることが必要であり、このアス
ペクト比を８以上に保って短繊維両末端にかかる剪断応
力を問題にならないレベルまで下げるには、短繊維の平
均径を１μ剛以下にしなければならない。

本発明で、短繊維の量を３重量部以上に限定したのは、
３重量部より少ないと本発明の目的である亀裂の進行方
向のコントロール、および亀裂成長速度を押える効果を
期待出来ないからである。

まず、ベルトに関して述べる。比較的良路で長期に渡っ
て使用されるタイヤには、ベルトコードの配列方向と短
繊維補強ゴム中の短繊維の配向方向との角度が０度〜３
０度であることが好ましい。これは、比較的良路に渡っ
て使用されるタイヤの使用条件はマイルドであり、例え
ば、ベルト端で発生した亀裂は、ゆっくりした速度でし
かもベルトコードに沿って成長して行く。しばらく各コ
ードに沿って成長した亀裂同士が繋がると、その成長速
度は急激に速くなり、セパレーションに発展してしまう
のである。従って、ベルトコードの配列方向と短繊維補
強ゴム中の短繊維の配向方向との角度を０度〜３０度に
しておくと、ベルトコードに沿って成長する亀裂が成長
しても隣の亀裂と繋がり難いので結果としてセパレーシ
ョンにまで発展しなくなる。厳密表現すれば、［タイヤ
の適正寿命の範囲セパレーションを起こす確率を減じる
ことが出来る。」となる。

一方、比較的悪路を短期間で使用し切ってしまうタイヤ
の場合は、ベルトコードの配列方向と短繊維補強ゴム中
の短繊維の配向方向との角度が４０度〜９０度であるこ
とが好ましい。これは、比較的悪路を短期間で使用し切
ってしまうタイヤの場合、一般に高荷重条件で使用され
、ベルト端のコードは路面と接触する際は、コードとコ
ードの間隔が広げられるように繰り返し歪を受けており
、この歪がコーディングゴムを疲労させ、亀裂の発生、
成長を促進している。従って、ベルトコードの配列方向
と短繊維と短繊維補強ゴム中の短繊維の配向方向との角
度を４０度〜９０度にしてコードとコード間が広げられ
る歪を押えれば、耐久性が向上することになるのである
。

一方カー力スプライの折返し端の挙動は次の相対する挙
動を呈する。一つは、ビードワイヤをつるべの滑車とし
てカーカスプライがつるべの引き抜は挙動を示す。一方
、荷重転動時に荷重直下の位置でタイヤが大きくたわむ
ためにカーカスプライコード端間を開く挙動を示す。こ
の引き抜は挙動及びコード開き挙動はいずれも、カーカ
ス折返し端に亀裂を発生、成長させる原因となる。また
、前者の挙動は高内圧重点仕様のタイヤにおいて、後者
の挙動は高荷重重点仕様のタイヤに顕著に顕れる。

ここで、引き抜は挙動に起因する亀裂の発生、成長を抑
止するために、カーカスプライコードの配列方向と短繊
維補強ゴム中の短繊維の配向方向との角度を０〜３０度
とするのが好ましい。

カーカスプライがつるべ運動をするとカーカスプライ端
では、コードの先端部分に応力が集中し、亀裂が発生し
ます、この亀裂がコードに沿って成長する場合は特に問
題がないが、この亀裂が、コードと直角方向に成長する
とセパレーションに発展してしまうことが分かっている
。

短繊維補強ゴムをエンドゴムに使用し、かつ、コードに
対して０〜３０度に配向させるとコード先端で発生した
亀裂が短繊維の配向方向に進むので、亀裂長さの割にセ
パレーションが起こり難くなる。

その分だけ、耐久性が増す。

一方、コート開き挙動に起因する亀裂の発生成長を抑止
するためには、カーカスプライコードの配列方向と短繊
維補強ゴム中の短繊維の配向方向との角度を４０〜９０
度とするのが好ましい。この角度配向の短繊維補強ゴム
層により、コードとコードが広げられる歪を押えること
ができる。

さらに、ベルトにおいて良路及び悪路の両仕様、カーカ
スプライにおいて高内圧及び高荷重の両仕様が要求され
る場合、ヘルド端もしくはカーカス折返し端にタイヤに
対しては、０〜３０度配向及び４０〜９０度配向の各短
繊維補強ゴム層を併用することができる。併用の手段と
しては、キャンプ状にエン１ゴムをコード端に配置する
場合には、０〜３０度配向の短繊維補強ゴム層をコード
に隣接させ、この外側に４０〜９０度配向の短繊維補強
ゴム層を配置するのが、両仕様の要求特性を満足させる
ことができ好ましい。また、２層の短繊維補強ゴム層を
コードをはさんで併置し結果としてコード端を包み込む
場合には、一方の層を０〜３０度配向の短繊維補強ゴム
層とし、他方の層を４０〜９０度配向の短繊維補強ゴム
層とすればよい。

ここでコードの配列方向と短繊維補強ゴム中の短繊維の
配向方向との角度は「鋭角ｊの方を測定している。

本発明では、加硫後の短繊維補強ゴムに於いて短繊維の
配列方向に引張った５０％歪時の弾性率（Ｍ１）と、短
繊維の配列方向と直角の方向に引張った５０％歪時の弾
性率（Ｍ２）の比（旧／ｈ２）を２．５以上にするのが
好ましいが、これは短繊維の配向度のメジャーであり、
この程度に配向していないと十分な効果が期待出来ない
からである。

（アミド基）を有する熱可塑性ポリマーであることが好
ましいが、これは、アミノ基を有するポリマーが結晶し
易く、かつ結晶の配向が比較的容易で球晶等を作り難い
ので短繊維の耐疲労性が優れている為である。また、ア
ミノ基を有するポリマーの結晶融点は、通常２００℃以
上であり、耐熱性の点からも問題がないからである。

本発明に於いて、短繊維とゴムの部分は、フェノールホ
ルムアルデヒド系樹脂線金物を介してグラフトしている
ことが好ましいが、これは、短繊維とゴム部分の接着力
を増加させることによって耐疲労性を向上させることが
出来るからである。

但し、短繊維の材質としては、上記に限定されるもので
はなく、シンジオタタテインク−１，２−ボリブタジエ
ン、アイツタクチイックポリプロピレン等の熱可塑性ポ
リマーでも可能である。

（実施例） 〔実施例１〜１］〕 実施例１〜１１では本発明のタイヤが従来のタイヤに比
べて、耐久性に於いて著しく改良されていることを示す
。

（１）短繊維の製法 １５０℃、］００ｒｐｍにセットしたＯＯＣバンバリー
ミキサ−（神戸製鋼製）に１００℃のムーニー粘廣が２
５の天然ゴム１４００ｇ　、及びＮ−（３−メタクリロ
イルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−Ｎ′−フェニ
ル−Ｐ−フェニレンジアミン［ツクラックＧ−Ｌ大向新
興製］　１４ｇ　、を投入し、１分間素線後、６−ナイ
ロン（商品名：］０３０Ｂ、宇部興産■製、融点２２１
℃、分子量３００００）　７００ｇを投入し、７分間混
練りした。この間のミキサー内の温度は２３２℃まで上
昇し、６−ナイロンは溶融した。

ついで、ノボラック型フェノールホルムアルデヒド初朋
縮合物（明相化成■製、商品名５５０ＰＬ）３０ｇを投
入し、７分間混練り後、ヘキサメチレンテトラミン３ｇ
を投入し、２．５分間混練りして（この間のミキサー自
身の温度は２３０℃）グラフト反応させた後、ダンピン
グした。得られた混練り物をノズルの内径２■璽、長さ
と内径との比（Ｌ／Ｄ）が２の円形ダイを有する３０■
ｌφ押出機（部員社製）を用いてグイ設定温度２３５℃
で紐状に押出し、押出物を０℃の冷却水で冷却固化し、
ついでガイドロールを経てボビンにドラフト比９で３５
ｎ＋／分の速度で巻き取った。この巻き取り物を一昼夜
室温で真空乾燥し、付着水を除いた後、この巻き取り物
約５００本を束ねてシート状（厚さ２１重、幅１５０龍
）とし、このシート状物をロール間隙０．２　ｍ、　４
１度６０℃の一対の圧延ロールで約１０倍にロール圧延
して、強化ゴム組成物（マスターバッチ）を（試料１）
を得た。

（２）分別、グラフト率測定 実施例１で得られた強化ゴム組成物２ｇをベンゼン２０
０ｍ　ｌに室温で添加し、強化ゴム組成物中のゴム分を
溶解させ、えられたスラリーを室温で遠心分離して溶液
部分と沈殿部分とに分けた。

沈殿部分について前記の操作を７回繰り返し行った後、
沈殿部分を乾燥してナイロン繊維を得た。このナイロン
繊維をフェノールとオルソンクロルヘンゼンの１；３　
（重量比）の混合溶媒に溶解させ、Ｈの核磁気共鳴スペ
クトル（ＮＭＲ）で分析（内部標ｉ！！：　テトラメチ
ルシラン）し、ＮＭＲチャートから天然ゴムに起因する
メチル基及びメチレン基、６−ナイロンに起因するＣＯ
基に隣接したメチレン基、ＮＩ＋３に隣接したメチレン
基及び他の３個のメチレン基の各々のピークについて、
切り取り面積法により６−ナイロンと天然ゴムとのモル
比を求めて、グラフト率を算出した。また前記のナイロ
ン繊維の形状を繊維約２００本について１カ倍の倍率で
走査型電子顕微鏡を用いて測定した。繊維は断面が円形
の極めて細い短繊維であった。結果を第３表に示す。

実施例１〜１１のビートフィラー用ゴム組成物は表１の
配合成分を７０℃、７０ｒｐｍにセントしたＯＯＣバン
バリーミキサ−（神戸製鋼製）で混練りして第１表 倣　分）　　　　　　　　　ゴム組成物１　　ゴム組成
物２虚鵡旧　　　　　　　　　　　６６重量部　　　　
−一天然ゴム　　　　　　　　　　５６　　　　　　　
１００重量部液状ＩＲ５５ カ−ホ７７゛ラ−ｉり（ＩＩＡＦ）　　　　４０　　　
　　　　　６０ナフテン酸コバルト　　　　　２２ 老イビ」−５１）ヨハｔ１１１ 亜鉛華　　　　　　　　　　　３５ 力１ｉ！（ｔｉＪＪ’ｌ　　（Ｎｏｂｓ）　　　　　　
　　　　０．６　　　　　　　　　　０．６イオウ　　
　　　　　　　　　　５５ リターダ−０，５０，５ 短繊維の量（重量部１’Ｄ　　　　　２２　　　　　　
　０Ｍ　１／Ｍ　２　〜−−−−−−−−−−−−　３
．３　　　　　　１．０・液状ＴＲ−−−−−−−−−
クラレ４　ソブレンケミ力ＪＬａ製１．１１１−５０・
老化防止剤−−−−−−−−−−一大向新興化学工業■
製ツクランク８１０−Ｎ＾・Ｎｏｂｓ　−−−−−−一
大向新興化学工業■製ノクセテＭＳＡ−Ｇ・短繊維の量
（重量部）＝１才旧の中の短繊維の攬をゴム組成物中の
ゴム、　１００重量部当りに含まれている短繊維の量で
示したものです。

本発明の効果が明確になるように次のようなラジアルタ
イヤ（１）耐久性（実車テスト）指数 Ａ、良路（ヘルド）、高内圧（カーカスプライ）−一番
外側の駆動輪に装着し、５万ｋｍ走行後、タイヤを解剖
し、同上８ケ所のベルト端、およびプライ端亀裂の長さ
を測定し、平均化した値を次の式に入れて計算した。

Ｂ、悪路（ベルト）、高荷重（カーカスプライ）−・一
番外側の駆動輪に装着し、２万ｋ１１走行後、タイヤを
解剖し、同上８ケ所のベルト端、およびプライ端亀裂の
長さを測定し、平均化した値を次の式に入れて計算した
。

第２表中、比較例２をコントロールタイヤとして評価し
た。

（２）Ｃ）：カーカスプライのコードの配列方向と短繊
維の配向方向との角度 （３）タイヤサイズ →ｌ］Ｒ２２，５：　タイヤ総巾→１１インチ、偏平率
−９０、リム径→２２．５インチのラジアルタイヤ 〔実施例１２〜１７〕 実施例１２〜１７では本発明に使用する短繊維の平均径
が１μ餉以下に及びアスペクト比（Ｌ／ｎ）が８以上限
定されることを示す。

試料ｌの製法に準じて使用するナイロン樹脂の粉末の平
均粒径を変化させて、短繊維の平均径を変えて第３表に
示す試料を作製した。

前実施例と同様に、第４表に示す各ゴム組成物を用いて
第５表及び第６表のようなラジアルタイヤ（チューブレ
ス）を試作し、テスト活用を同時に示す。

第５表 ＊１・・・ベル１一端 ＊２・・・カーカス折返し端 第５表中、実施例１２を］ン１１１−ルタイヤとして、
第２表と同様に評価した。

コード端を補強した耐久性の改善された空気入りタイヤ Ｃ実施例１８−２］　］ 実施例１Ｂ−２１では短繊維ゴム中の短繊維の置が３重
量部以上に限定されることを示す。

第６表 ネト・・ヘルド端 ＊２・・・カーカス折返し端 第６表中、実施例１５をコントロールタイヤとして、評
価した。

第７表 （成　分）　　　　　　　　ゴム組成物８　　ゴム１．
１１成物９　　ゴム組成物１０試料１　　　　　　　　
　　　　６　　　　　　　１５　　　　　　　３０天然
ゴム　　　　　　　　　　　９６　　　　　　　９１１
　　　　　　　　ｆｉｎカーボンブランク（ＩＩＡＦ）
　　　　　５０　　　　　　５０　　　　　　　５０ナ
フテン酸コバルト　　　　　　２　　　　　　２　　　
　　　　２老イピルノ１ｈＪＦＩＩ　　　　　　　　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　］　　　　　　　　　　ｌ
亜Ｉ　　　　　　　　　　　　　５　　　　　　５　　
　　　　　５促進剤Ｎｏｂｓ　　　　　　　　　　　１
．０　　　　　　１．０　　　　　　　１．０不溶性イ
オウ　　　　　　　　　　４　　　　　　　４　　　　
　　　４短繊維の量　　　　　　　　　　　２５１０第
８表 第９表 なお、本発明の短繊維としては、特開昭５７−１０６３
２号公報で開示されるｌ５Ｏ−ポリプロピレン短繊維を
使用し７本発明の本質的要件の［高い異方ｆ’ｌ）を出
すようにアレンジすれば充分に可能である。又、特公昭
５７−４５２７号公報、特公昭５７−４５３０υ公仲、
特公昭５７−３０６６２号公報で開示された５ｙｎ−１
，２−ポリブタジェン短繊維についても同様に使用可能
である。但し、最も好ましいのは、ナイロン短繊維であ
る。

本発明は」１記実施例によって縛られるものではなく、
有機繊維をベルトに使用したラジアルタイヤ、ヘルドを
有したバイアスタイヤ（ヘルテッドハイアスタイヤ）、
バイアスタイヤ等に使用可能であるし、乗用車用タイヤ
のみならず、大型タイヤにも当然通用可能である。

（発明の効果） 以」１各実施例により、ベルト端部および／またはカー
カスプライの端部に本発明のミクロな短繊維で補強され
たゴム組成物をエンドゴムとして配置することにより、
ベルト端およびカーカスプライ折返し端から発生成長す
る亀裂を抑１１−シ、耐久性を著しく改良することがで
きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数のコードが平行に配列されたゴム引きコード層
   から成るカーカスプライと、このカーカスプライの両端
   部をビード部で折り返し、係止されタイヤクラウン部に
   多数のコードが平行に配列されたゴム引きコード層から
   成るベルト層が配置される空気入りタイヤに於いて、ベ
   ルト層の端部および／またはカーカスプライ折り返し端
   部に、平均径１μｍ以下、平均長さ（Ｌ）と平均径（Ｄ
   ）の比（Ｌ／Ｄ）が８以上である短繊維を３重量部以上
   含有するゴム組成物から成る、エンドゴムを配置したこ
   とを特徴とするコード端を補強し耐久性の改善された空
   気入りタイヤ。 ２、コードの配列方向と短繊維補強ゴム中の短繊維の配
   向方向との角度が０度〜３０度であることを特徴とする
   特許請求の範囲第一項記載の空気入りタイヤ。 ３、コードの配列方向と短繊維補強ゴム中の短繊維の配
   向方向との角度が４０度〜９０度であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第一項記載の空気入りタイヤ。 ４、加硫後の短繊維補強ゴムに於いて短繊維の配列方向
   に引張った５０％歪時の弾性率（Ｍ１）と、短繊維の配
   列方向と直角の方向に引張った５０％歪時の弾性率（Ｍ
   ２）の比（Ｍ１／Ｍ２）が２．５以上であることを特徴
   とする特許請求の範囲第一項記載の空気入りタイヤ。 ５、短繊維が、▲数式、化学式、表等があります▼基を
   有する熱可塑性ポリマーから成っており、ゴムの部分と
   フェノールホルムアルデヒド系樹脂の縮合物を介してグ
   ラフトしていることを特徴とする特許請求の範囲第一項
   記載の空気入りタイヤ。